云南地震應急專題圖模板設計與本地化軟件集成應用

鄭川，曹彥波，李敏，李兆隆，吳艷梅

（云南省地震局，昆明650224）

云南地震應急專題圖模板設計與本地化軟件集成應用

鄭川，曹彥波，李敏，李兆隆，吳艷梅

（云南省地震局，昆明650224）

地震應急專題圖能夠客觀、真實的展示震區(qū)各類基礎(chǔ)地理信息和專題內(nèi)容，已被廣泛運用于國內(nèi)外破壞性地震應急工作中。結(jié)合云南省人口分布、經(jīng)濟及自然地貌等特征的復雜性和區(qū)域性，探究制作適用于云南區(qū)域特性的地震應急專題圖模板，并能與本地化評估軟件集成，從而提高地震應急專題圖的時效性和準確性，在魯?shù)榈卣饝敝械玫綉脵z驗，對少震、弱震省份的應急科技保障具有示范意義。

地震應急；專題圖模板；區(qū)域特征

Key works：Earthquake emergency；Thematicmap template；Regional characteristics

0 引言

近年云南省境內(nèi)地震災害頻發(fā)，造成了人民生命和財產(chǎn)的重大損失。破壞性地震發(fā)生后，在短時間內(nèi)將大量的基礎(chǔ)地理、人口、社會經(jīng)濟、地震震情災情、應急處置信息以最為直觀、簡明的專題地圖方式反映給地震應急指揮決策者，對地震應急工作有重要的現(xiàn)實意義。由于地震災害具有巨大的破壞性和不可逆轉(zhuǎn)性，在震后快速利用地震應急專題圖模板和本地化評估軟件融合集成能夠快速、準確地提供震區(qū)內(nèi)不同需求的專題圖件，能夠在搶險救災的指揮決策、工作部署中發(fā)揮積極的作用，有效的開展各項應急工作，最大限度的減小災害造成的損失。因此，震前制作完成不同類別專題圖模板對地震應急工作是十分必要的。

目前專題地圖被廣泛運用于地震行業(yè)應急救援中，尤其對地震“黑箱期”尤為重要[1]。專題地圖不僅可以表示現(xiàn)象的現(xiàn)狀及其分布，而且能表示出現(xiàn)象的發(fā)展動態(tài)和發(fā)展規(guī)律，為決策提供科學依據(jù)。分析地震應急信息的基本特征[2]，面對地震應急所需信息的多源性、異構(gòu)性、突發(fā)性、海量性、復雜性、多樣性等特征，快速準確地出圖成了應急科技保障工作的關(guān)鍵[3]。提升專題圖質(zhì)量為在現(xiàn)場調(diào)查策略制定、震情研判及提高救援方面起著至關(guān)重要的作用[4]。專題地圖模板解決了地震應急制圖存在的時效性差、規(guī)范性低、內(nèi)容針對性不強等問題[5]，探討統(tǒng)計數(shù)據(jù)在專題地圖中可視化的工作流程[6]，提出了一套地震災害符號體系構(gòu)建的理論框架，可以為地震災害符號體系的構(gòu)建提供參考，為災害損失評估、調(diào)查及監(jiān)測、災后重建等提供及時的地理信息服務[7-8]。發(fā)現(xiàn)制圖中存在的一些問題及解決辦法[9]，從而提升圖件產(chǎn)出的質(zhì)量，為輔助決策和震情跟蹤給予有力的信息支持[10]。

本文基于上述對數(shù)據(jù)分析處理、地震行業(yè)符號設計、專題圖件制作方法等方面研究，結(jié)合云南省地貌復雜多樣、地形高差懸殊、特殊多元化的地形地貌環(huán)境導致區(qū)域人口和經(jīng)濟分布很不均勻等特征[11-12]，設計適合于云南地區(qū)的應急專題圖模板，并能與本地化軟件有機集成，提高省級指揮中心的科技保障能力。

1 地震應急專題圖模板設計

專題地圖是獲得地震應急基礎(chǔ)信息的一個快速渠道。為適應地震應急的需要，在基礎(chǔ)地理底圖的基礎(chǔ)上，簡單明了、清晰易讀、完整地將震區(qū)一種或多種特定自然要素或社會經(jīng)濟現(xiàn)象表達于專題地圖上，為地震應急指揮決策者提供直觀、準確的信息依據(jù)。地震應急專題圖模板制作需考慮不同需求、統(tǒng)一規(guī)范、區(qū)域特征等方面因素。

1.1設計思路

地震應急專題圖模板應適用于不同用戶，滿足不同需求。不同類別專題和不同用途專題圖模板的設計研究，將為破壞性地震應急制圖提供種類豐富的模板，為震后快速出圖、預評估、災情信息顯示等提供有力支持。通過分析應急指揮人員對圖件的需求，整合對比全國近年來歷史強震應急圖件應用，遵循全國地震應急制圖的相關(guān)標準，依托云南地震災害應急指揮中心數(shù)十次地震應急制圖的經(jīng)驗，制定出適合云南區(qū)域特性的地震應急快速出圖模板設計規(guī)范（如圖1所示）。

1.2設計流程

圖1 應急專題圖模板規(guī)范設計圖Fig.1 The design of thematic-map templates of earthquake emergency

地震應急專題圖制圖模板的設計理念是引導普通制圖者完成一幅要素完整、清晰直觀的應急專題圖。模板的制作采用ArcMap軟件技術(shù)實現(xiàn)，模板文件中主要包含基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、應急專題數(shù)據(jù)、圖幅整飾要素和地圖構(gòu)架等。為便于不同需求人員使用，按照制圖區(qū)域、模板樣式、圖幅方向等因素對模板進行分類制作，將專題模板分別存儲為不同的mxd文件。依據(jù)地震應急專題模板類別的不同，圖幅涉及地域范圍的大小，選擇不同比例尺的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)，為使專題信息表達更加清晰，對專題數(shù)據(jù)進行合理分析和處理，將專題信息圖層疊加到基礎(chǔ)地理地圖上，進行圖形編輯處理和符號化、注記、圖例配置及圖幅整飾，實現(xiàn)地震應急專題地圖的制作。模板制作主要包括：數(shù)據(jù)準備、數(shù)據(jù)處理、專題地圖創(chuàng)建、矢量數(shù)據(jù)符號化、圖幅整飾五個步驟（見圖2）。

（1）數(shù)據(jù)準備。根據(jù)地震應急期不同時段對專題圖件需求的不同，結(jié)合云南省地震應急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫現(xiàn)有數(shù)據(jù)，收集與整合多源數(shù)據(jù)、分析處理各種來源不同的原始數(shù)據(jù)、盡可能地過濾無效數(shù)據(jù)，利用從中提取有效的信息。針對不同專題地圖涉及的地域范圍及表達內(nèi)容的不同，分別提取涉及的地域范圍不同比例尺的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)、地震行業(yè)數(shù)據(jù)等（詳見表1）。另由于數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性能夠直接影響數(shù)據(jù)質(zhì)量，為了便于數(shù)據(jù)更新維護，所需矢量數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一的平面坐標系、投影、橢球參數(shù)等數(shù)學基礎(chǔ)。

圖2 地震應急專題圖模板制作流程圖Fig.2 Flow chartof production of thematic-map templates of earthquake emergency

表1 所需數(shù)據(jù)列表Table 1 List of required data

（2）數(shù)據(jù)分析處理。專題圖創(chuàng)建前，應根據(jù)所需專題圖類型和具體應用需求，對所準備的數(shù)據(jù)進行拓撲檢查、整理歸類，為使專題圖達到更好效果的可視化顯示，需要對地震應急所需專題數(shù)據(jù)進行矢量編輯、分類編碼、屬性錄入等處理，特別是根據(jù)配圖顯示需要的人口、社會經(jīng)濟、自然地貌等做區(qū)域統(tǒng)計分析。比如云南同一縣域海拔高差可達數(shù)千米，不同區(qū)域人口差異可達數(shù)百倍，除了具有一般性的人口聚集特點以外，還表現(xiàn)為沿山間盆地與河谷分布的特點，同為6級地震，有的可造成傷亡數(shù)千人，有的僅數(shù)人，傷亡差異可到數(shù)百倍。因此，本文結(jié)合云南實際確定分級方式（見圖3），使不同地域間能夠有層次分明的分級。

（3）專題地圖模板創(chuàng)建。根據(jù)地震應急期內(nèi)對專題圖件的需求，選擇所需的基礎(chǔ)地理圖層要素和專題圖層要素處理后，在GIS軟件（本地化軟件選用ArcGIS10.1）中新建mxd模板，按照地圖整體的圖件版式進行設置，包括地圖框架、地圖名稱、圖列、比例尺、指北針等信息，分別保存為不同的mxd模板（見表2），確保震前有省、市、縣三級基本專題圖件，震后能夠快速提供震區(qū)各類專題圖件。

圖3 不同地區(qū)數(shù)據(jù)分級方式Fig.3 Hierarchal patterns of the data in different parts of Yunnan

表2 專題圖模板類別Table 2 Category of thematic-map tem plates

（4）要素符號化。色彩鮮明易于人眼辨別區(qū)分的專題圖，主要依靠于圖幅要素的符號化。要素符號化處理是對專題地圖所涉及內(nèi)容中點、線、面專題數(shù)據(jù)的分類分級符號化，用點狀符號大小和疏密反映重要程度或數(shù)值大小，用不同的分級顏色來區(qū)分大小或不同性質(zhì)的屬性數(shù)據(jù)等。各類要素符號化依賴于點狀符號庫、線狀符號庫、面狀區(qū)域填充庫和顏色庫的具體參數(shù)[13]，根據(jù)云南人口、社會經(jīng)濟分布狀況，將不同屬性表中數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析（圖4），設計不同的符號系統(tǒng)和選擇不同的填充顏色，以便能在地震應急專題圖件中展示，便于指揮決策者能夠快速獲得震區(qū)的基本信息，從而做出更加科學合理的決策。

圖4 部分點、線、面符號化Fig.4 Symbolization of some points,lines,and surfaces

（5）圖幅整飾。圖幅整飾是對地圖圖幅整體內(nèi)容的美化和規(guī)格化。主要包括：圖幅顯示區(qū)位置調(diào)整，各專題地圖要素調(diào)整，底圖與專題內(nèi)容要素疊加順序、標注位置調(diào)整，附圖附表位置調(diào)整，添加文字說明等內(nèi)容，通過地圖整飾使得專題地圖更加美觀易讀，豐富專題圖件所包含的內(nèi)容。

通過分析國內(nèi)外已有的符號標準和應急專題地圖現(xiàn)狀，遵循全國地震應急專題圖制作規(guī)范，將現(xiàn)有數(shù)據(jù)與地理底圖模塊、專題模塊、整飾模塊分別進行科學選擇和有效組合，合理正確地選取基礎(chǔ)底圖要素，制作生動形象的符號（圖形），兩者有機的結(jié)合，才能相得益彰取得好的效果，提高成圖效率，為地震應急輔助決策和救援提供了有力的科技保障。

2 制圖模板本地化集成應用

隨著軟件技術(shù)被不斷地運用到地震應急工作中，自動化制圖成為軟件技術(shù)的一大優(yōu)勢，能大大縮短出圖時間，但利用軟件自動化制圖也存在一些問題和弊端。首先，軟件產(chǎn)出圖件最大的缺陷是無法全面的綜合各類應急信息，產(chǎn)出的圖件缺乏實用性，很難在震后應急救援工作中起到有效指導作用；其次，軟件利用計算機技術(shù)和GIS技術(shù)相結(jié)合出圖，由于模板的單一性和規(guī)律性，從而導致產(chǎn)出的圖件無法滿足應急需求和美觀性、準確性等問題。

針對上述存在的問題，利用GIS軟件的數(shù)據(jù)采集、挖掘處理、空間分析與圖像編輯等功能，綜合考慮不同專題圖所需的基礎(chǔ)地理底圖、所要表達的專題內(nèi)容、圖幅比例尺、空間參照系統(tǒng)以及圖面整飾等內(nèi)容，盡可能多的建立不同時段、不同人員所需專題圖的mxd模板文件分別進行存儲。將根據(jù)不同區(qū)域特征配置好的專題圖模板有機的與本地化成輔助決策評估軟件融合集成（圖5），集成后在本地化軟件里還可以對專題圖模板進一步修改調(diào)整，同時本地化產(chǎn)出的預評估信息也可被專題圖模板運用，產(chǎn)出評估類專題圖。既可以節(jié)省人工制圖的時間，又能改善自動化的軟件制圖的缺陷，還能彌補應急期內(nèi)地震發(fā)生致人工專題圖產(chǎn)出這段時間對專題的需求等問題。

圖5 地震應急專題圖與本地化軟件集成Fig.5 Integration of thematicmaps of earthquake emergency with local software

3 地震應急專題圖模板的應用

云南的地震災害有自己的成災特點，既有自然因素，也有社會因素有關(guān)[8]。通過對近幾次云南省內(nèi)地震致災因子分析研究[14-15]，發(fā)現(xiàn)在一些人口密度大、經(jīng)濟不發(fā)達、房屋結(jié)構(gòu)差的地區(qū)，可能出現(xiàn)“小震致大災”與“大震致巨災”現(xiàn)象。將自然因素、社會因素等影響因子按照云南省的分布特殊性在專題圖中鮮明的展示出來，將有助于指揮決策者對災區(qū)災情預判，有利于破壞性地震的應急救援工作，從而能夠最大限度的減輕地震災害帶來的損失，在地震應急這個與時間賽跑的工作中“跑贏”時間。

結(jié)合云南實際，針對應急專題圖制作進行了模板化設計，并在“魯?shù)?·03”6.5級地震應急工作中專題制圖模板得到以下檢驗：

（1）對數(shù)據(jù)的空間分析更加合理。針對人口、經(jīng)濟等重新統(tǒng)計分析，按照云南的特征對專題進行科學合理分級，形成主題顯示更加鮮明的地震應急專題地圖。

（2）要素符號化更色彩鮮明、易于辨識。震前對不同地區(qū)的不同要素分別進行點、線、面狀專題要素分析，得出的專題內(nèi)容分析結(jié)果，制作形成不同的符號系統(tǒng)，在應急專題圖中得到分層次表達，更加易于識別。

（3）可按需定制，滿足不同需求。根據(jù)云南省多次地震經(jīng)驗，有針對性的設計專題地圖模板規(guī)范使產(chǎn)出的圖件更加符合地震應急實際需要，考慮本地化快速評估軟件對模板的兼容需求，定制出適合不同時段、不同地區(qū)、不同幅面的專題地圖，能夠很好地滿足地震應急對專題圖的需求，有效地縮短了專題圖件產(chǎn)出的時間。

（4）專題模板與現(xiàn)有本地化快速評估軟件相融合。配置好的專題圖模板可以被現(xiàn)有軟件系統(tǒng)兼容，震后可提供震區(qū)基本專題信息圖件、預評估圖件及動態(tài)修正評估圖件（見圖6）。將有效地減輕地震應急指揮中心工作人員在地震發(fā)生特急期內(nèi)的工作任務、工作壓力，對地震造成人員傷亡、受災情況作出初步預判，保證輔助決策所需信息能被高效、準確的展現(xiàn)于應急專題圖件上。

圖6 魯?shù)榈卣甬a(chǎn)出專題地圖Fig.6 Thematicmaps of Ludian earthquake

4 結(jié)語

地震應急專題圖是對地震應急所需專題信息高度濃縮和概括的結(jié)果，是表達應急專題信息的重要手段，借助于圖形語言表達抽象的數(shù)字，體現(xiàn)數(shù)字后面的深層含義。隨著地震應急救援工作對應急專題圖的要求越來越高，本文通過研究改善和優(yōu)化地震應急專題圖制作方式，豐富專題內(nèi)容，使專題圖更好的承載、表達、傳輸基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和應急所需專題數(shù)據(jù)。應在震前做好充分準備，及時更新應急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和豐富數(shù)據(jù)的內(nèi)容，合理化有效利用應急數(shù)據(jù)庫地理數(shù)據(jù)，從離散的、多標準的、各類型的復雜數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有用的專題信息，提煉出具有指導意義的能夠輔助決策地震應急的地學知識，尋求一種既能體現(xiàn)云南區(qū)域差異性，又具有共性特征的專題地圖制作方法，并在地震應急中應用，具有重要的應用價值。通過對云南省基礎(chǔ)地理、人口、社會經(jīng)濟等數(shù)據(jù)進行整理分析，探索出適合云南區(qū)域特征的應急專題圖模板，并能夠有機的與本地化評估軟件集成，提高了應急專題圖的時效性，同時也優(yōu)化了本地化評估軟件的專題圖產(chǎn)出功能。

本次研究有效的解決了地震災害發(fā)生至手工制作專題地圖產(chǎn)出期間，應急指揮決策者、緊急出發(fā)的現(xiàn)場工作隊員等應急工作者的震區(qū)信息與相關(guān)圖件需求，提高了指揮中心的工作效率。但在模板制作過程中，還需考慮其它一些問題：注意在不同比例尺下圖上各要素的表達是有限的，圖中注記配置應恰當；地震應急專題圖的展示力度主要依托于數(shù)據(jù)的支持，可利用的數(shù)據(jù)來源有一定局限性，需要不斷的發(fā)現(xiàn)挖掘，加強各級地震部門數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)共享；數(shù)據(jù)的分析處理有一定區(qū)域局限性、科學合理性等問題還有待在今后的應急工作中作做進一步驗證探究。

[1]聶高眾，安基文，鄧硯.地震應急災情服務進展[J]．地震地質(zhì)，2012，34（4）：782-791.

[2]蘇桂武，聶高眾，高建國，地震應急信息的特征、分類與作用[J]．地震，2003，23（3）：27-35

[3]黃任濤，彭小平，馬晨燕，地圖設計與編繪[M].武漢：武漢大學出版社，2003.

[4]國瑞，郭禮珍，尹貢，等.地圖設計與編繪[M].武漢：武漢大學出版社，2000.

[5]李金香，溫少妍，張琳琳，等.新疆地震應急救援快速制圖研究[J]．高原地震，2013，25（2）：55-62.

[6]張寒梅，廖小韻，陳重遠，等.統(tǒng)計數(shù)據(jù)在專題地圖中的可視化表達[J]．地理空間信息，2015，13（3）：55-62.

[7]李曉麗，李志強，戴博洋，等.淺談地震災害符號體系構(gòu)建的理論框架[J]．震災防御技術(shù)，2012，7（4）：410-418.

[8]李永強，楊杰英，曹刻，等．云南相似大震人員傷亡差異因素分析[J]．災害學，2007，22（1）：40-43.

[9]王輝山，陳琳，于威宇，朱耿青,基于ArcGIS的地震專題圖繪制[J]．高原地震，2011，23（2）：49-53.

[10]王洪戰(zhàn)，馬燕燕，張振濤，等.基于ArcGIS的專題地圖制作方法綜合研究[J]．城市勘測，2008，3（4）：47-49.

[11]李永強，王景來，趙恒，等．云南地震災害與地震應急[M]．北京：地震出版社，2007．

[12]曹彥波，李兆隆，李永強，等．云南地震應急快速評估模型本地化集成研究[J]．地震研究，2015，38（1）：148-154.

[13]周海燕，王青山，孫慶輝．GIS中統(tǒng)計專題圖數(shù)據(jù)模型的設計與實現(xiàn)[J]．測繪學院學報，2000，17（2）：131-133.

[14]陳振拓，李志強，丁文秀，等.面向防震減災的人口數(shù)據(jù)空間化研究以-2007年寧洱地震災區(qū)為例[J]．震災防御技術(shù)，2012，7（3）：273-284.

[15]帥向華，姜立新，侯建盛，等，云南魯旬6.5級地震災害特點淺析[J]．震災防御技術(shù)，2014，9（3）：340-358.

[16]潘燕.一種基于GIS的專題地圖制作模式[J]．測繪通報，2007，30（2）：188-194.

Design of the Thematic-map Tem plates of Earthquake Emergency in Yunnan and Their Integrated Application to the Local Software

ZHENG Chuan，CAO Yanbo，LIMin，LIZhaolong，WU Yanmei

（Earthquake Administration of Yunnan Province，Kunming 650224，China）

The thematic map of earthquake emergency has been used worldwide for destructive earthquake response and relief,because it contains various,objective,and fundamental geographic information and themes. Taking into account of the complexity and regionalization of economy,population distribution,natural landscape etc.in Yunnan Province,the authors make thematic map templates of earthquake emergency which are in accordance with the regional features of Yunnan.Integrated with the local evaluation software,the templates will help to improve effectiveness and accuracy of the thematic maps.Test applied in Ludian earthquake emergency, for less earthquake provinces to provide emergency safeguard science and technology with a demonstration significance.

P315.9

A

1001-8662（2016）04-0071-07

10.13512/j.hndz.2016.04.011

鄭川，曹彥波，李敏，等.云南地震應急專題圖模板設計與本地化軟件集成應用[J].華南地震，2016，36（4）：71-77.[ZHENG Chuan，CAO yanbo，LIMin，et al.Design of the Thematic-map Templates of Earthquake Emergency in Yunnan and Their Integrated Application to the Local Software[J].South china journal of seismology，2016，36（4）：71-77.]

2015-10-22

中國地震局應急救援司專項--地震應急公共服務平臺建設和云南省地震局青年基金（201410）聯(lián)合資助

鄭川（1989-），男，助理工程師，主要從事地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)及應急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設.

E-mail：981706476@qq.com.